В начале 2017 г. в 40 световых годах от Земли была обнаружена система красного карлика, включающая 7 каменистых планет. Они похожи на каменистые планеты Солнечной системы, но расположены к звезде значительно ближе, чем любая из них.

По словам ученых, внутренняя планета системы TRAPPIST-1 b является оптимальным объектом для изучения атмосфер каменистых планет умеренного пояса, где излучение сопоставимо с показателями между Меркурием и Марсом.

По результатам анализа инфракрасного излучения TRAPPIST-1 b на длине волны 15 микрон было сделано заключение об отсутствии у планеты атмосферы, насыщенной CO2.

В новом исследовании были проанализированы все данные телескопа Джеймс Уэбб в среднем инфракрасном диапазоне по TRAPPIST-1 b с целью определения наличия у нее атмосферы. Ученые сопоставили результаты измерений с различными моделями атмосферы и поверхности для выбора наиболее соответствующего данным сценария. Такой подход они использовали в предыдущей работе по анализу потока планеты на длине волны 12,8 микрон.

Измерение потока планет основано на методе трансмиссионной спектроскопии, подразумевающем наблюдение за транзитами планеты относительно звезды на разных длинах волн для определения света, испускаемого звездой и поглощаемого атмосферой планеты, в качестве индикатора химического состава последней. Однако ученые отмечают, что данный метод при работах с красными карликами дает значительные погрешности, связанные с загрязнением спектра пропускания ввиду неоднородной поверхности таких звезд. Для решения этой проблемы проводят прямое измерение тепла планеты, фиксируя снижение потока при прохождении ее за звездой путем наблюдений перед и во время затмения. О наличии атмосферы свидетельствует распределение тепла с дневной стороны на ночную.

Для системы TRAPPIST-1 первые данные были получены путем измерения эмиссии ввиду сложности разделения атмосферных и звездных сигналов при транзите.

По результатам установлено, что в рамках гипотезы отсутствия плотной атмосферы более соответствует полученным данным поверхность, сложенная ультраметаморфическими породами, чем полностью темная, выведенная в прошлой работе.

Кроме того, с данными соотносится и насыщенная углекислым газом атмосфера, содержащая дымку. Оказалось, что последняя формирует «термическую инверсию» наподобие земной стратосферы и атмосфер других объектов Солнечной системы. Механизм состоит в нагреве верхних слоев атмосферы вследствие поглощения звездного света. В результате углекислый газ излучает свет вместо поглощения, давая большее значение на 15 микронах, чем на 12,8. Таким образом, TRAPPIST-1 b может иметь неизвестный тип атмосферы.

Однако ученые отмечают меньшую вероятность данной версии в сравнении с первой. Они объясняют это неизвестным происхождением дымки и сложностью механизма поддержания долгосрочной климатической стабильности.